D型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥動態(tài)響應(yīng)仿真分析

1、課題一：D665型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥動態(tài)響應(yīng)仿真分析班級：08級機(jī)電操縱工程3班組長：沙世偉0378組員：王朋超0046張耀成0330楊瑞安0242指導(dǎo)教師：權(quán)凌霄 俞濱（研究生）三、四、五、六、七、八、九、任務(wù)書研究目的工作原理目錄滑閥受力分析與計算D665型閥的數(shù)學(xué)模型D665型閥的仿真模型系統(tǒng)的穩(wěn)固性分析項目心得參考文獻(xiàn)111314一、任務(wù)書課題一、D665型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥動態(tài)響應(yīng)仿真分析一、研究目的采納AMESim軟件仿真分析手腕，通過本課題的完成，使學(xué)生對液壓滑 閥及電液伺服閥的相關(guān)理論進(jìn)行更為深切的學(xué)習(xí)，重點把握以下知識點：1）滑閥受力分析；2）兩級先導(dǎo)式大流量

2、電液伺服閥的工作原理；3）兩級先導(dǎo)式大流量電液伺服閥的動態(tài)響應(yīng)分析（時域分析、頻域分析）;4）簡要總結(jié)得出阻礙伺服閥動態(tài)特性的因素。二、設(shè)計參數(shù)序號參數(shù)項參數(shù)值單位備注1開口型式零開口2主閥芯行程±6mm3主閥芯驅(qū)動面積cnr標(biāo)準(zhǔn)閥芯4主閥芯型式圓形5主閥芯長度74mm6先導(dǎo)閥D631伺服閥MOOG7閥芯材料0Crl7Ni4Cu4Nb8流量系數(shù)Cd9速度系數(shù)G10油液密度850Kg/m?11油液粘度32mnr/s12工作溫度40C13額定流量1000L/min14工作壓力MPa15反饋環(huán)節(jié)型式5ms位移電反饋三、設(shè)計要求及完成進(jìn)程本課題研究內(nèi)容如下：1） D665型先導(dǎo)式大流量電液伺

3、服比例閥功率級滑閥受力分析II算；2）成立D665型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥的數(shù)學(xué)模型；3）采納AMESim軟件成立D665型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥仿真模 型；4）得出該閥的時刻響應(yīng)曲線和頻率響應(yīng)曲線，得出閥的頻寬。課題研究進(jìn)程如下：1）每人結(jié)合自己的研究進(jìn)程，提交課題一份研究報告，研究報告不得類 似;2）報告完成后，組長組織成員對所有報告進(jìn)行評議，并打分；3）導(dǎo)師對每名學(xué)生的研究報告進(jìn)行品議，并打分；4） 一份匯總研究報告和匯報PPT,完成后，向答辯委員會提交申請;5）組織答辯，并打分。四、提交形式1）個人研究報告；2）匯總研究報告；3）匯報PPT二、研究目的采納AMESim軟件仿真分

4、析手腕，通過本課題的完成，使學(xué)生對液壓 滑閥及電液伺服閥的相關(guān)理論進(jìn)行更為深切的學(xué)習(xí)，重點把握以下知識點： 1）滑閥受力分析；2）兩級先導(dǎo)式大流量電液伺服閥的工作原理；3）兩級先導(dǎo)式大流量電液伺服閥的動態(tài)響應(yīng)分析（時域分析、頻域分析）；4）簡要總結(jié)得出阻礙伺服閥動態(tài)特性的因素。三、工作原理（1）伺服噴嘴擋板先導(dǎo)閥工作原理伺服射流管先導(dǎo)閥要緊由力矩馬達(dá)、噴嘴擋板和接收器組成。當(dāng)線圈中 有電流通過時，產(chǎn)生的電磁力使擋板偏離中位。那個偏離和特殊形狀的噴 嘴設(shè)計使適當(dāng)擋板偏向一側(cè)時造成先導(dǎo)閥的接收器產(chǎn)生誤差。此壓差直接 致使閥芯雙側(cè)驅(qū)動力產(chǎn)生誤差，推動主閥芯產(chǎn)生位移。先導(dǎo)閥的泄漏油通 過噴嘴環(huán)形區(qū)域處

5、的排出通道流回回油口。（2）多級閥工作原理主閥芯的位置閉環(huán)操縱是由閥內(nèi)操縱電路來實現(xiàn)的。一個電氣指令信號 作用于集成電路位置操縱器并由此來驅(qū)動閥線圈。位置傳感器通過震蕩器 測出主閥芯實際位移。此信號被解調(diào)并反饋至操縱器與指令信號相較，得 出的誤差信號驅(qū)動先導(dǎo)級從而使主閥芯產(chǎn)生位移，直至指令信號與反饋信 號之間誤差為零。由此取得主閥芯位移與指令電信號成正比。四、D665型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥功率級滑閥受力分析計算操縱滑閥閥芯運動需要前后克服各類阻力，其中包括：閥芯質(zhì)量的慣 性力，閥芯與閥套間的摩擦力，閥芯所受的液動力，彈性力和任意外負(fù)載 力。（一） 作用在滑閥閥芯上的液動力液動力分為穩(wěn)態(tài)液

6、動力和瞬態(tài)液動力1）、穩(wěn)態(tài)液動力由動量定理求得穩(wěn)態(tài)軸向液動力為FpqvcosS山柏努利方程可求得閥口射流最小斷面處流速為F欄為速歧系數(shù)，Cf?= 通過理想矩形閥口的流量為q=CdWXv 律Cd為流量系數(shù)聯(lián)立有工/qqwxQpcQs杷K'x”以為穩(wěn)態(tài)液動力剛度，K/=2CrCdWApcos6關(guān)于理想滑閥，射流角6=69,取q=有幾功關(guān)于零開口四邊滑閥的穩(wěn)態(tài)液動力有Fs = 0.43WXr 0 - Pi）于空載時（馬=0）達(dá)到最大值% =0.43WX溫全周開口，閥芯直徑d=2cmW=Tid=20.42cmF$o =X 20.42 X 10-2 x 31.5 X1O6X6X IO-3穩(wěn)態(tài)液動

7、力的方向老是指向使閥口關(guān)閉的方向。2）、瞬態(tài)液動力由動量轉(zhuǎn)變得瞬態(tài)液動力有一 du . . dv . daFf = m=pLAt? =pL r dt K b dt K dtFt = CdK/W 誓=吟為阻尼系數(shù)，Bf = CdWL再印關(guān)于零開口四邊滑閥來講Ft =%- Li)CdWdp(Ps PL)» IX L由樣本，明白阻尼長度為H.20母戲傘JL2 =41.2 mmL I=31.8 mm布，毋|pATBXY050050050050011.2011.2X114.382.541.3147.641.31683y35123.825123.8120.244.5mm知L2 - L1=9.4

8、mm其中為負(fù)阻尼長度，L正阻尼長度£二X 10-3 x 0.61 X 28.88 X 1850(4-R律瞬態(tài)液動力的方向始終與閥腔內(nèi)液體的加速度方向相反，據(jù)此能 夠判定瞬態(tài)液動力的方向。3）、滑閥的驅(qū)動力依照閥芯運動時的力平穩(wěn)方程式，可得閥芯運動時的總驅(qū)動力B崇+（B + 牛）誓 + K/u+Flmv 閥芯及閥腔油液質(zhì)量Bv閥芯與閥套間的粘性摩擦系數(shù)Fl任意負(fù)載力有mv =85OX 33.2 X 1O_4 X 67 X 103 X 2+7780X 332 X 104 X 6X 10-3 X 3 X 2+7780X 3S.2 X 1O4 X（67x2+6）X 103=4.9Kg則穩(wěn)態(tài)液

9、動力剛度，Kf=X IO6 N/m五、成立D665型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥的數(shù)學(xué)模型圖1、電液伺服閥的方塊圖由該題目中反饋環(huán)節(jié)型式為位移電反饋可知，上面方塊圖中的力反饋環(huán)節(jié) 應(yīng)用慣性環(huán)節(jié)3弋替轉(zhuǎn)換為位移反饋通道，而且m,j? + 0.43W2反饋環(huán)節(jié)應(yīng) 該去掉。那么，能夠計算取得傳遞函數(shù)為%=X'&aS +QA3WXvmts2AhKt4,640(0.43叩椅0儲加/2)&as(Ts+l)&p +2K4+ (1 +總(& +弓)/產(chǎn)的其中，有血(s)=式中小為為銜鐵擋板組件的固有頻率,3方"”=鬲+第5 + 1為幸免伺服放大器特性對伺服閥特性

10、的阻礙，通常采納電流負(fù)反饋伺服放大器，以操縱線圈回路的轉(zhuǎn)折頻率既很高，那么上近似等于0,那么 %力矩馬達(dá)小閉環(huán)的傳遞函數(shù)為職.為由機(jī)械阻尼和電磁阻尼產(chǎn)生的阻尼比,+ k ；r ；)卬泣/KTnf.Rc+rp)對位移反饋回路進(jìn)行化簡有滑閥的固有頻率卬入口很高，W如» Wm/,故滑閥動態(tài)能夠忽略。圖2、簡化后的位移反饋回路方塊圖那么位移反饋回路的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=式中K曠為位移反饋回路開環(huán)放大系數(shù),AvKmf(Ts+位移反饋回路的穩(wěn)固條件為皿而處的諧振峰值不能超過零分貝線,即 儲獷4口/卬的六、采納AMESim軟件成立D665型先導(dǎo)式大流量電液伺服比例閥仿真模型通過樣本，查

11、詢?nèi)〉肈665型大流量電液伺服比例閥的各項參數(shù)，利用 AMESim軟件搭建符合題目要求的液壓系統(tǒng)圖，設(shè)定參數(shù)后，進(jìn)行仿真，取圖3利用AMESim搭建的閉環(huán)系統(tǒng)圖系統(tǒng)搭建完進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，通過調(diào)劑PID中的各項參數(shù)來調(diào)劑本系統(tǒng)的曲線走向，能夠取得各項曲線。時域曲線:頻域曲線：依照開環(huán)系統(tǒng)得出那么由此能夠得出:頻寬為卬產(chǎn)幅值穿越頻率為相角裕度為度 相角穿越頻率為 幅值裕度七、系統(tǒng)的穩(wěn)固性分析(1)先導(dǎo)級小球磨損，關(guān)于位置操縱系統(tǒng)，三級電液伺服閥大體工作在零位, 小球與閥芯大體為點接觸，久而久之，小球磨損形成的非線性特性會阻 礙三級電液伺服閥的穩(wěn)固性的現(xiàn)象，只有改換三級電液伺服閥先導(dǎo)級小球 才能解決

12、。(2)主閥常見的問題是閥芯凸臺棱邊的磨損，即閥芯臺階的直角邊被磨鈍， 造成內(nèi)泄漏增大，壓力增益降低，閥分辨率降低，系統(tǒng)誤差增大。誤差過 大時也會造成三級電液伺服閥的操縱精度超差，形成廣義不穩(wěn)固現(xiàn)象，使 伺服系統(tǒng)表現(xiàn)出振蕩。在磨損不嚴(yán)峻、增益降低不大的情形下可調(diào)高伺服 放大器增益，必要時需要配合PID調(diào)整，將誤差調(diào)至正常范圍。(3)三級電液伺服閥先導(dǎo)級被臟物堵塞時，會降低先導(dǎo)級增益，引發(fā)誤差增 大，形成廣義不穩(wěn)固,需要完全清洗整臺閥。除自身的因素外，還有外界的阻礙，比如管道效應(yīng)、元件組合不合理、 機(jī)構(gòu)彈性的阻礙、壓力操縱閥引發(fā)的不穩(wěn)固等，這些都能夠使三級電液伺 服閥表現(xiàn)出不穩(wěn)固。八、項目心得通

13、過本次項目的實際操作，對講義的知識有了更深一步的 明白得，初步了解了如何將本科的實際理論知識運用到實際中 去。咱們也對滑閥、噴嘴擋板閥和一些先導(dǎo)閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工 作原理有了進(jìn)一步的明白得，學(xué)會了如何對滑閥進(jìn)行受力分 析，對在計算進(jìn)程中需要注意的地址也明確了許多，例如：明 確了如何確信阻尼長度。在項目的進(jìn)程中，也明白了如何利用 己有產(chǎn)品的樣本解決問題，會初步利用樣本，對以后的工作打 下了必然基礎(chǔ)。還有，在成立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的時候，對方塊 圖和傳遞函數(shù)的成立有了必然把握，也把握了必然的簡化傳遞 函數(shù)的算法。在數(shù)學(xué)模型成立后，通過講義上的知識，能夠?qū)?自己做的系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)固性分析，固然還不是很熟練，也有些問 題不明白。同時，在用AMEsim進(jìn)行仿真時，學(xué)會了如何搭建 系統(tǒng)，在教師的指導(dǎo)下學(xué)會了怎么進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，可是, 還不能熟練運用